汽机盘车装置工作原理及故障分析

汽机盘车装置工作原理及故障分析

杨德刚

（浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司，浙江江山，324100）

摘 要：盘车是汽轮机组非常重要的一个装置，它用于汽轮机启动和停止时汽机转子低速盘动，检查和消除转子弯曲。本文介绍了盘车装置的工作原理，对盘车运行过程中出现的一些故障进行了分析及处理。

关键词：盘车；手动；自动；跳闸；故障分析；处理

一、前言

盘车装置是汽轮发电机组正常启动和停机的重要设备，盘车装置由减速机、箱体、齿轮传动系统、液压装置、电气控制等部分组成。具有能耗低、运行平稳、操作简便省力、安全可靠、可实现远距离控制等优点。特别在自动过程中齿轮啮合具有瞬动功能，避免顶齿时强行启动引起的振动。其主要作用有：

1.启动前盘车，减小转子热偏差防止产生热弯曲。启动过程中，为了在凝汽器内建立一定的真空，需要向轴封供汽，轴封供汽会使轴瓦处转子受热，盘车可以带动转子低速旋转以便使转子均匀加热。还可以用来检查汽轮机是否具备启动条件,盘车装置投运正常后，可通过听针倾听汽机各轴封处及汽缸内部有无异常声响判断动静部分是否存在摩擦。通过偏心检查可以判断主轴弯曲度，如果不具备启动条件禁止冲转。

2.停机后盘车，使转子均匀冷却,减小转子热变形和重力变形。汽轮机停机后，汽缸和转子等部件由热态逐渐冷却，其下部冷却快，上部冷却慢，转子因上下温差而产生弯曲，弯曲程度会随着停机后的时间而增加。因此，停机后投入盘车装置,盘车可搅和汽缸内的汽流，以利于消除汽缸上、下温差，防止转子变形，消除温度较高的轴颈对轴瓦的损伤。

我公司汽轮机组采用的是常州思源电力设备有限公司生产的138B.118Z型低速自动机械盘车，主要参数为:电机功率:7.5kW；电机转速:1440rpm；轴系盘转转速: 4rpm;进油压力:0.08～0.12MPa:油缸推力:700N。

二、盘车工作原理

1、传动系统：

摆动齿轮副在曲柄连杆机构的推动下实现与大齿轮切向啮合，减速机与电动机直接联接，其输出扭矩通过齿轮副和摆动齿轮副盘动汽轮机大齿轮及其轴系转动。减速机的安装型式为立式和卧式两种，我厂选用卧式结构。

2、液压传动（图1）：

1、摆轮 2、连杆 3、推杆 4、压缩弹簧 5、曲柄 6、旋转活塞 7、压力油 8、油缸 9、隔块 10、操纵滑阀 11、电磁阀 12、防松螺母 13、止动垫圈 14、锁紧螺母 15、顶杆 16、碟形弹簧 17、汽轮机大齿轮

图1 盘车投运原理图（工作状态）

盘车的投运方式分为:手动投盘车和自动投盘车。

手动投盘车时，一边用盘车手轮逆时针旋转盘车电机轴端的螺母，一边推动手杆，使主齿轮进入啮合位置，然后取下盘车摇把，在盘车控制柜上启动盘车电机，盘车进入工作状态。

自动投入盘车时，点击启动按钮，喷油电磁阀开启向滑阀供油，当电磁阀得电时，压力油经电磁阀、操作滑阀进入旋转油缸，旋转油缸内的旋转活塞在压力油的作用下克服弹簧阻力带动曲柄和手柄旋转，并推动连杆机构使摆动齿轮向下摆动与汽轮齿轮啮合，此时手柄压下行程开关SQ2启动电机，盘车盘转汽轮机轴系，电磁阀断电，油动机滑阀下移，油动机活塞上压力油泄掉，油动机活塞下弹簧复位，便活塞拉动活塞杆复位。

盘车的停运：冲转时，当汽轮机大齿轮线速度高于摆动齿轮时，连杆受向上惯性力的作用克服弹簧阻力带动摆动齿轮迅速通过自锁点，弹簧力推动曲柄，使油缸旋转活塞迅速恢复到初始位置并锁紧，摆动齿轮与大齿轮脱开，盘车结束。

三、汽轮机盘车出现的问题

1.盘车投入困难。我公司2号汽轮机近期一直出现停机后盘车无法投入现象，每次需点击2-5启动才能投运。

汽机盘车启动逻辑：盘车发启动指令，检查投运条件满足以下几点①零转速信号；②小于200转；③主汽门已关闭；④无润滑油压低；⑤无顶轴油母管油压低；⑥无盘车停止指令。

若以上条件满足，延时0.2S,喷油电磁阀带电，油缸进油，手柄旋转，行程开关若到位，则盘车电机运行，喷油电磁阀失电（行程开关到位后延时5秒或电磁阀已运行20秒），盘车投入成功；行程开关若不到位，电磁阀带电8秒，延时2秒，盘车电机开始瞬动啮合，每次瞬动时长0.1-0.2秒，每隔2秒瞬动啮合1次，直至电磁阀失电。行程开关若到位，则盘车电机运行，喷油电磁阀失电（行程开关到位后延时5秒或电磁阀已运行20秒），盘车投入成功；行程开关若再不到位，喷油电磁阀带电20秒后，电磁阀失电，盘车投运失败。

结合图2低速盘车装置的工作原理和我厂现场实际，认为盘车投不上的原因有：

（1）润滑油压低于0.03MPa，或低油压信号未复归；

（2）挂闸电磁阀故障或进油门未开；

（3）轴颈未被有效顶起，大轴弯曲或动静部分有摩擦，机械传动部分阻力过大；

（4）旋转油缸油压偏小或摆动齿轮与汽轮机大齿轮啮合间隙不合适；

采取的措施：

（1）顶轴油泵出口油压应大于8MPa，各轴承顶轴油压正常。润滑油压＞0.08MPa，润滑油温30±2℃。确认盘车喷油电磁阀已打开，电磁阀后润滑油压＞0.03MPa。

（2）联系热工人员修改盘车喷油电磁阀带电时间，由20秒改为30秒，增加气缸进油量，保证充分啮合到位。

2.汽机盘车运行中突然跳闸，给机组的安全带来隐患。

近期机组盘车运行中，多次出现盘车跳闸的问题，检查汽机油温、润滑油压、顶轴油压正常，汽机轴振、瓦振、偏心等正常，没有检查出原因。再次启动盘车，可正常启动。

盘车跳闸条件：

（1）顶轴油母管压力≤6.5MPa。

（2）润滑油母管压力≤0.03Mpa，当润滑油压力低于0.03MPa时，继电器触点断开，盘车电机跳闸。

经检查汽机转速2r/min,顶轴油母管压力为12.5MPa，润滑油母管压力为0.26MPa，油压均保持稳定，无大幅度波动，故排除以上因素。

造成盘车装置跳闸的原因有以下几点：

（1)喷油电磁阀故障，导致盘车处润滑油断油，引起继电器动作，导致盘车电机跳闸。

（2)喷油电磁阀电磁线圈故障，导致电磁阀无法开启，致使盘车处没有润滑油来润滑，引起了继电器动作，然后就导致盘车电机跳闸。

（3)盘车喷油电磁阀后至润滑油压力低跳盘车开关供油管路堵塞，导致压力开关处油压低，触发跳闸条件。

（4）顶轴油泵切换试验过程中，顶轴油压波动，汽机大轴旋转摩擦力发生变化，旋转惯性力增大，转速有一定上升，克服盘车摆动齿轮压紧力，盘车脱扣。

（5）摆动齿轮脱扣，盘车电机旋转无法啮合大轴旋转。而脱扣原因主要有三个：一是大轴转速上升自动脱扣；二是限位螺栓插入过深，从动齿与大轴未完全啮合；三是盘车铰链机构及弹簧紧力不足，使摆动齿轮处于脱扣临界边缘，工作条件稍有细微变化引发脱扣。

3.汽轮机冲转时，盘车装置却无法顺利退出，被迫打闸停机。

原因是油动机活塞杆未复位，油动机活塞没有上移，活塞上部压力油无法泄掉。在转子冲转，主动齿轮退出啮合位置时，由于油动机活塞上部压力油无法泄掉，活塞杆仍然向下顶在在曲柄上，拉杆轴上的辊子无法复位，从而抵消了弹簧套内弹簧力，致使主动齿轮无法顺利退出啮合位置，盘车装置无法自动退出。

四、盘车故障时应采取的措施

1.盘车投运前应确保盘车供油门开启，检查顶轴油母管和各瓦顶轴油压正常，无大幅度波动，否则联系设备部人员调整油压。

2.在启动盘车时，当啮合齿与盘车大齿顶齿或两者未完全啮合到位时，不应强行启动盘车电机。

3.盘车如果啮合不到位，则用手动转动电机轴直至啮合齿与盘车大齿完全啮合后，才可启动盘车电机。

4.应保证盘车喷油电磁阀正常运行，防止盘车自动脱开。

5.汽轮机冲转时，应派人在就地检查盘车是否脱扣，若无法脱扣，应及时打闸停机。

参考文献：

【1】火电厂汽机设备及运行/韩忠合，田松峰，马晓芳编著.-北京：中国电力出版社，2002

【2】低速机械盘车使用说明书.常州思源电力设备有限公司

【3】6FA天然气-蒸汽联合循环机组集控运行规程. Q/CDT-IJSPC 1001-2022

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